黑龙江旅游职业技术学院.doc
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1、黑龙江旅游职业技术学院毕业论文(设计)题目:汽车柴油机排放检测所在院系: 机电工程系 专业班级:汽车检测与维修技术学 号: 学生姓名: 李洋 指导教师: 赵学斌 2023年 11月 5 日附:毕业论文(设计)任务书立题的意义和目的汽车尾气污染已经对环境导致很大的危害,汽车尾气中有很多对人体的环境有害的有毒气体,它危害人体健康、破坏大气层等,所以对汽车排放的检测和治理尤为重要。重要内容1 柴油机工作原理2 柴油机分类3 柴油机燃烧室特点4 柴油机尾气的成份和危害5 消除或减小柴油发动机尾气对小环境的影响6 研制可替代能源的环保型汽车进度安排(1) 学习毕业论文任务书的填写2023年10月28日(
2、2) 论文电子初稿完毕2023年11月5日(3) 论文完毕2023年11月9日(4) 论文答辩2023年11月12日目录引言 41 柴油机工作原理411二冲程柴油机的工作原理 41、1四冲程柴油机的工作原理51.1.1. 进气冲程 51.1.2. 压缩冲程 51.1.3. 燃烧膨胀冲程 6 1.1.4. 排气冲程 62 柴油机分类6 21普通自然吸气发动机722涡轮增压发动机723涡轮增压加电控单体泵发动机724高压共轨发动机73 柴油机燃烧室特点74 柴油机尾气的成份和危害95 消除或减小柴油发动机尾气对小环境的影响96 柴油发动机最新尾气排放标准127 研制可替代能源的环保型汽车13结论1
3、3致谢 13参考文献13汽车柴油机排放技术摘 要: 在汽车产业高速发展、汽车产量和保有数量不断增长的同时,汽车排放给大气层带来的污染也是很大的,即汽车污染。随着经济水平的提高、生活节奏的加快、生活质量的提高汽车这种代步、运送的工具日益的增长,使汽车尾气排放对环境的危害日益加剧。治理汽车排放污染以刻不容缓。汽车发动机按照所用燃油可分为汽油发动机和柴油发动机。从燃油排放的角度说,柴油车要比汽油车排放的污染要相对小一些,动力性要好一些,燃油经济性要比汽油车好一些,所以柴油车的发张空间会更大一些。关 键 词:汽车 柴油机 排放污染 排放治理引 言在街头巷尾,都会靠到一辆辆汽车汽车通过后带起的灰尘和汽车
4、排放的尾气久久不散,这种灰尘和汽车尾气不仅气味怪异,并且令人头昏、恶心,严重影响人的身体健康。随着车辆的增多,汽车对大气污染越来越严重。各国对汽车尾气的检测和排放标准日益提高,相关的法律日益健全,达不到排放标准的车严禁上道,所以检测和治理汽车污染刻不容缓。1 柴油机的工作原理11二冲程柴油机的工作原理 通过活塞的两个冲程完毕一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机,油机完毕一个工作循环曲轴只转一圈,与四冲程柴油机相比,它提高了作功 能力,在具体结构及工作原理方面也存在较大差异。 二冲程柴油机与四冲程柴油机基本结构相同,重要差异在配气机构方面。二冲 程柴油机没有进气阀,有的连排气阀也没有,而是在气缸
5、下部开设扫气口及排气口; 或设扫气口与排气阀机构。并专门设立一个由运动件带动的扫气泵及贮存压力空气 的扫气箱,运用活塞与气口的配合完毕配气,从而简化了柴油机结构。 扫气泵附设在柴油机的一侧,它的 转子由柴油机带动。空气从泵的吸入吸入,经压缩后排出,储存在具有较大容积的 扫气箱中,并在其中保持一定的压力。 燃烧膨胀及排气冲程: 燃油在燃烧室内着火燃烧,生成高温高压燃气。活塞在燃气的推动下,由上止点 向下运动,对外作功。活塞下行直至排气口打开(此时曲柄在点位置,此时燃气 膨胀作功结束,气缸内大量废气靠自身高压自由排气,从排气口排人到排气管。 当气缸内压力降至接近扫气压力时置,扫气空气进入气缸, 同
6、时把气缸内的废气经排气口赶出气缸。活塞运营到下止点,本冲程结束,但扫气 过程一直连续到下一个冲程排气口关闭扫气及压缩冲程: 活塞由下止点向上移动,活塞在遮住扫气口之前,由扫气泵供应储存在扫气箱 内的空气,通过扫气口进入气缸,气缸中的残存废气被进入气缸的空气通过排气口 扫出气缸。活塞继续上行,逐渐遮住扫气口,当扫气口完全关闭后(此时曲柄在点 位置,空气停止充人,排气还在进行,这阶段称为“过后排气阶段”。排气口关闭时 (此时曲柄在点位置,气缸中的空气就开始被压缩。当压缩至上止点前点时, 喷油器将燃油喷人气缸,与高温高压的空气相混合,随即在上止点附近发火,自行着 火燃烧。本冲程结束,并与前一冲程形成
7、一个完整的工作循环二冲程柴油机示功图见图,其中,为喷油始点,为活塞上止点,为 燃烧终点。 二冲程柴油机与四冲程柴油机相比具有一些明显优点,当然也存在自身固有的 缺陷。 1.2 四冲程柴油机的工作原理 柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完毕的,这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才干完毕一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。现对照上面的动画了说明它的工作理原。 1.2.1 进气冲程 第一冲程进气,它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时,活塞位于上止点,气缸内的燃烧室中还留有一些废气。 当曲轴旋转肘,连杆使活塞由上止点向下止点移动,同时,运用与曲轴相联的传动机
8、构使进气阀打开。 随着活塞的向下运动,气缸内活塞上面的容积逐渐增大:导致气缸内的空气压力低于进气管内的压力,因此外面空气就不断地充入气缸。 进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的情况如动画所示。图中纵坐标表达气体压力P,横坐标表达气缸容积Vh(或活塞的冲S),这个图形称为示功图。图中的压力曲线表达柴油机工作时,气缸内气体压力的变化规律。从土中我们可以看出进气开始,由于存在残余废气,所以稍高于大气压力P0。在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力,所以进气冲程的气体压力低于大气压力,其值为0.0850.095MPa,在整个进气过程中,气缸内气体压力大体保持不变。 当活塞向下运动
9、接近下止点时,冲进气缸的气流仍具有很高的速度,惯性很大,为了运用气流的惯性来提高充气量,进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行,但由于气流的惯性,气体仍能充人气缸。 1.2.2 压缩冲程 第二冲程压缩。压缩时活塞从下止点间上止点运动,这个冲程的功用有二,一是提高空气的温度,为燃料自行发火作准备:二是为气体膨胀作功发明条件。当活塞上行,进气阀关闭以后,气缸内的空气受到压缩,随着容积的不断细小,空气的压力和温度也就不断升高,压缩终点的压力和湿度与空气的压缩限度有关,即与压缩比有关,一般压缩终点的压力和温度为:Pc48MPa,Tc750950K。 柴油的自燃温度约为543563K,压缩终
10、点的温度要比柴油自燃的温度高很多,足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。 喷入气缸的柴油,并不是立即发火的,并且通过物理化学变化之后才发火,这段时间大约有0.0010.005秒,称为发火延迟期。因此,要在曲柄转至上止点前1035曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸,并使曲柄在上止点后510时,在燃烧室内达成最高燃烧压力,迫使活塞向下运动。 1.2.3 燃烧膨胀冲程 第三冲程燃烧膨胀。在这个冲程开始时,大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量,因此气体的压力和温度便急剧升高,活塞在高温高压气体作用下向下运动,并通过连秆使曲轴转动,对外作功。所以这一冲程又叫作功或工作冲程。 随着活塞的下
11、行,气缸的容积增大,气体的压力下降,工作冲程在活塞行至下止点,排气阀打开时结束。 在动画中,工作冲程的压力变化这条线上升部分表达燃料在气缸内燃烧时压力的急剧升高,最高点表达最高燃烧压力Pz,此点的压力和温度为: Pz615MPa, Tz18002200K 最高燃烧压力与压缩终点压力之比(PzPc),称为燃烧时的压力升高比, 用表达。根据柴油机类型的不同,在最大功牢时值的范围如下:PzPc1.22.5。 1.2.4排气冲程第四冲程排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去,以便充填新鲜空气,为下一个循环的进气作准备。当工作冲程活塞运动到下止点附近时,排气阀开起,活塞在曲轴和连杆的带动下,由下止点
12、向上止点运动,并把废气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力,所以在排气冲程开始时,气缸内的气体压力加比大气压力高0.0250.035MPa,其温度Tb10001200K。为了减少排气时活塞运动的阻力,排气阀在下止点前就打开了。排气阀一打开,具有一定压力的气体就立即冲出缸外,缸内压力迅速下降,这样当活塞向上运动时,气缸内的废气依靠活塞上行排出去。为了运用排气时的气流惯性使废气排出得干净,排气阀在上止点以后才关闭。 由于进、排气阀都是早开晚关的;所以在排气冲程之末和进气冲程之初,活塞处在上止点附近时,有一段时间进、排气阀同时开起,这段时间用曲轴转角来表达,称为气阀重迭角。 排气冲程结束之后,又开始了
13、进气冲程,于是整个工作循环就依照上述过程反复进行。由于这种柴油机的工作循环由四个活塞冲程即曲轴旋转两转完毕的,故称四冲程柴油机。 在四冲程柴油机的四个冲程中,只有第三冲程即工作冲强才产生动力对外作功,而其余三个冲程都是消耗功的准备过程。为此在单缸柴油机上必须安装飞轮,运用飞轮的转动惯性,使曲轴在四个冲程中连续而均匀地运转。2 柴油机的分类 现在的车用柴油机 分为以下几种 1普通自然吸气发动机 2涡轮增压发动机 3涡轮增压加电控单体泵发动机 4电控高压共轨发动机 21普通自然吸气发动机普通自然吸气发动机:就是最普通的柴油机 现在低端拖拉机还在用。 22涡轮增压发动机涡轮增压发动机:现在路上跑的大
14、多数都是这种发动机。性能技术都补角可靠 23涡轮增压加电控单体泵发动机涡轮增压加电控单体泵发动机:新产品介于第2和第4种之间的产品 2.4高压共轨发动机高压共轨(Common Rail)电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中,将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail),通过公共供油管内的油压实现精确控制,使高压油管压力(Pressure)大小与发动机的转速无关,可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的限度3 柴油机燃烧室的特点柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机,它又常
15、以重要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。 柴油在工作时,吸入柴油机气缸内的空气,因活塞的运动而受到较高限度的压缩,达成500700的高温。然后燃油以雾状喷入高温空气中,与空气混合形成可燃混合气,自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上,推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。 法国出生的德裔工程师狄塞尔,在1897年研制成功可供实用的四冲程柴油机。由于它明显地提高了热效率而引起人们的重视。起初,柴油机用空气喷射燃料,附属装置庞大笨重,只用于固定作业。二十世纪初,开始用于船舶,192023制成第一台船用二冲程柴油机。192023,德国的博施发明机械喷射装置,逐渐替代了空气喷射。二十世
16、纪2023代后期出现了高速柴油机,并开始用于汽车。到了50年代,一些结构性能更加完善的新型系列化、通用化的柴油机发展起来,从此柴油机进入了专业化量生产阶段。特别是在采用了废气涡轮增压技术以后,柴油机已成为现代动力机械中最重要的部分。 柴油机可按不同特性分类:按转速分为高速、中速和低速柴油机;按燃烧室的型式分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机等;按气缸进气方式分为增压和非增压柴油机;按气体压力作用方式分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等;按用途分为船用柴油机、机车柴油机等。 柴油机燃料重要是柴油,通常高速柴油机用轻柴油;中、低速柴油机用轻柴油或重柴油。柴油机用喷油泵和喷油器将燃油以高压
17、喷入气缸,喷入的燃油呈雾状,与空气混合燃烧。因此柴油机可用挥发性较差的重质燃料或劣质燃料,如原油和渣油等。在燃用原油和渣油时,除须滤除杂质和水分外,还要对供油系统进行预热保温,减少粘度,以便输送和喷射。柴油机如采用某种合适的燃烧室也可燃用乙醇、汽油和甲醇等轻质燃料。为了改善轻质燃料的着火性,可加入添加剂提高十六烷值,或与柴油混合使用。一些气体燃料,如天然气、液化石油气、沼气和发生炉煤气等也可作为柴油机的燃料,但这时通常以气体燃料为主,以少量柴油引燃,这种发动机称为双燃料内燃机。柴油发动机的燃烧过程一般分为着火延迟期、速燃期、缓燃期和后燃期四个阶段。着火延迟期是指从燃料开始喷射到着火,其间通过喷
18、散、加热蒸发、扩散、混合和初期氧化等一系列物理的和化学的准备过程。它是燃烧过程的一个重要参数,对燃烧放热过程的特性有直接影响。在着火延迟期内喷入燃烧室的燃料,在速燃期内几乎是同时燃烧的,所以放热速度很高,压力升高也特别快。缓燃期阶段中燃料的燃烧取决于混合的速度。因此,加强燃烧室内的空气扰动和加速空气与燃料的混合,对保证燃料在上止点附近迅速而完全地燃烧有重要作用。柴油机的混合和燃烧时间很短,以致有些燃料不能在上止点附近及时烧完,而拖到膨胀行程的后期放出的热量不能得到充足运用,因此应尽量避免燃料在后燃期燃烧。燃烧室的优劣对柴油机的性能有决定性的作用,因此是柴油机设计的关键。燃烧室按组织燃烧过程的特
19、点和结构不同分为开式、半开式、预燃室式和涡流室式四类。前两类属于直接喷射式燃烧室;后两类属于分隔式燃烧室。低速柴油机和部分中、高速柴油机重要用无涡流的开式燃烧室。燃烧室由气缸盖底面和活塞顶面形成,具有一定形状的整体空间。多孔喷油器(610孔)能使燃油雾化良好,并均匀分布在燃烧室空间。因此,开式燃烧室中的燃烧属于典型的空间式燃烧过程,规定燃烧室与油束形状和分布相配合。它的优点是燃料消耗率低,起动容易;缺陷是燃料雾化规定高,难于适应变转速工作。小型高速柴油机大多采用有涡流的半开式燃烧室。这种燃烧室又分为多种类型,重要有油膜式燃烧室和复合式燃烧室等。油膜式燃烧室是1956年由德国的莫勒所发明。燃烧室
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